基于单片机的简易电子琴的设计与制作毕业论文.doc

《基于单片机的简易电子琴的设计与制作毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的简易电子琴的设计与制作毕业论文.doc（40页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 基于单片机的简易电子琴的设计与制作毕业论文目 录第1章 绪论11.1 论文研究的背景和意义11.1.1 研究背景11.1.2 研究意义11.2 国外研究情况21.3 研究的容21.4 研究的重点难点与研究方法21.4.1 本文的重点21.4.2 本文的难点21.4.3 本文的研究方法2第2章 方案比较与论证4第3章 系统总体框图与硬件简介53.1 系统的总体框图与组成53.2 AT89C51简介53.3 LM38673.4 扬声器7第4章 系统软件设计94.1 音乐相关知识94.2 如何用AT89C51单片机实现音乐中的节拍94.3 如何用AT89C51单片机产生音频脉冲104.4 系统程序

2、流程图124.5 电源电路的工作原理13第5章 各功能模块原理图155.1 AT89C51电路原理图155.1.1 复位电路155.1.2 晶振电路155.1.3 按键电路155.2 键盘扫描模块电路原理图165.3 LCD1602电路原理图1637 / 405.3.1 液晶显示原理165.3.2 LCD1602的基本参数与引脚功能165.4 音频放大电路原理图17第6章 PROTEUS仿真196.1 PROTEUS简介196.2 仿真电路196.3 仿真测试196.3.1 电子琴弹奏仿真196.3.2 电子琴自动播放仿真206.4 仿真结果216.5 实物图21第7章 心得体会23致 谢24

3、参考文献25附录26附录一：PROTEUS仿真图26附录二：元件清单26附录三：主要源程序26 第1章 绪论1.1 论文研究的背景和意义1.1.1 研究背景对于生活在21世纪的我们，电子产品有着越来越重要的地位，简易电子琴就是其中一个非常典型的代表，它把许许多多的孩子们带进了音乐的殿堂。因此，我选择了基于51单片机的简易电子琴设计这个题目来做，因为它不仅能提高我的动手能力，还与我们的实际生活有着密切的联系。通过做基于51单片机来设计简易电子琴的这个选题，使我能够更深层次的了解了51单片机技术，在这之前只有课本上的一些理论，但是实践的机会并不是特别多，所以在做这个选题的过程中，我更加熟练的掌握了

4、单片机芯片的很多应用，同时也了解到，我们以前所学到的很多理论知识存在与实践脱节的问题，可以说做完此次毕业设计，让我们对单片机有了更多、更深的认识。近几年来，电子琴的发展相当迅速，不论是在国外还是在国，不管是在它的制造工艺上和操作程序上，还是在它的演奏技法上都有了很大的发展。自从八十年代电子琴这种乐器进入到我国以来，它受到了广大的初学者、音乐爱好者以与音乐家的喜爱，以它独特的经济适用力和自身强大的功能。可以说目前电子琴在中国的使用率还是挺高的，这不管是对大家音乐素质的提高，还是对音乐的发展都起到了很大的作用。1.1.2 研究意义在目前的音乐领域上已广泛使用高科技，其中一个典型代表就是电子琴，主要

5、原因是它融合了古典文化和现代文明。它不仅在传统音乐文化上帮助了我们音乐教师的教育教学工作，而且在现代音乐、电子音乐等方面的教学时，比之前更直接、更方便。随着现在科技的不断发展，又使得电子琴具备现代音乐特别是电子音乐的基本结构特征，它的出现，给音乐老师和孩子们带来了更多的乐趣。在21世纪到来之际，电子技术的发展相当迅速，因此它正逐渐影响并改善着人们的学习，工作和生活。基于目前市场上电子产品的大量需求，而简易电子琴就是其中一个非常好的应用。因此，希望本论文在研究基于51单片机的简易电子琴能够给人们在生活上带来更多的乐趣，同时可以利用单片机技术来实现简易电子琴的功能，即利用软硬件相结合的方法，来实现

6、它的微型化。简易电子琴还具有制作简单，成本低、体积小、控制方便和比传统的电子琴功能更加完善等优点。1.2 国外研究情况自20世纪90年代以来，电子琴的应用已遍与全国，因此对国外电子琴的核心技术，工艺设备、技术应用以与它的发展趋势的了解，对于整个企业在提升产品技术的规格、提高市场的竞争力上来说非常的关键。它在国外也同样被人们所熟知，所喜爱，被广泛的研究，并且在这个领域，人们取得了非常多的令人可喜可贺的研究成果。目前，电子琴已被广泛用于教学当中，因此，它的相关理论和教学体系也在不断得改进和完善中，以国外双排电子琴为例，国的双排电子琴的如今的发展，主要表现在就业方面，我国多年来先后培养了很多优秀的双

7、排键音乐人才，他们大多在我国的重点音乐学院从事教学工作，为我国的双排键音乐事业的发展在一定程度上起到了积极的推动作用。国外（日本）双排电子琴的发展现状，主要表现在两个方面，一是课程设置上，二是音乐院校的就业情况。课程设置分必修课和选修课，其中必修课为双排电子琴专业课程，双排电子琴即兴演奏，声乐课程和音乐美学作曲编曲法；选修课为钢琴专业课，音乐基础研究等课程。通过科学和系统的教学，使得学生们在走向社会时，能够适应各种各样的工作。所以他们的就业情况很乐观，分布也很广泛，比如说在音乐培训机构教学，在各个艺术团体参加表演，在福利院，疗养院等工作。1.3 研究的容用一个AT89C51单片机设计一个简易电

8、子琴，能够通过按键发出8种不同音阶的音乐，即1、2、3、4、5、6、7（高音），通过每个按键的控制使单片机系统输出不同频率的脉冲，经过扬声器发出不同频率音调，且能播放多首歌曲。同时还可以选择播放已存入的音乐，并具有手动演奏和自动播放两种方式。1.4 研究的重点难点与研究方法1.4.1 本文的重点本课题的重点是如何正确理解和使用AT89C51单片机以与如何用LCD1602来显示时间。1.4.2 本文的难点本课题难点在于如何编写程序1让采集的数据正确的显示在LCD上，以与由51单片机实现声音的产生和处理。1.4.3 本文的研究方法从本论文所要达到的设计要求以与所要实现的功能来看，此简易电子琴的设计

9、主要是以AT89C51为核心控制元件，以实现手动弹奏歌曲和自动播放歌曲功能这两大部分组成。手动弹奏歌曲是根据具体的44矩阵键盘设置了中高音16个音符按键，8个中音模式切换键和8个高音模式切换键还有两个功能选择键以与一个停止键，自动播放音乐是在单片机的存储器中通过C语言编程2的方法放置音乐代码和相关播放程序来实现。从系统的硬件结构来看，主要用到了51单片机、16个按键输入电路、LCD液晶显示电路、扬声器以与功率放大电路等等。在有机的结合这些硬件电路的基础上，满足本论文简易电子琴设计的基本硬件要求。从系统软件的设计角度来看，简易电子琴的设计采用了电路原理图模块化的设计方法，本论文分为四大模块：AT

10、89C51模块电路原理图、键盘扫描模块电路原理图、LCD液晶显示模块和功放电路模块。此外，还采用了程序设计思想，把中断定时方式和外部按键查询方式结合起来，从而实现了手动弹奏歌曲到自动播放歌曲的切换。从音乐产生的原理来看，采用控制51单片机定时器的定时时间的方法来产生不同频率的音频脉冲，然后经过音频功率放大器LM386，放大后以此驱动扬声器，然后发出不同音乐的声音。最后节拍的控制采用延时的方法来控制发音时间的长短，从而控制节拍。综上，根据上述不同角度的方案设计原理，本文主要从软件和硬件以与音乐产生的原理，需要实现的功能和要求这几个部分进行了有计划有步骤的系统分析与设计，从而确立了最终的总体设计方

11、案。第2章 方案比较与论证方案一：采用静态RAM存储LCD显示屏的显示容，静态RAM的优点是存储容量大，传输速度快等。但它所存储的数据掉电之后就会消失，因此对于长时间不变的数据不益于存储。方案二：采用ROM芯片存储LCD显示屏要显示的信息，ROM芯片存储信息的时间很长，而且掉电后数据不会丢失，这种方式对于不变的数据益于存储。方案三：采用串行EEPROM存储LCD显示屏要显示的信息，串行EEPROM技术是一种不容易丢失信息的存储技术，它具有所有类型存储器的不挥发性、可更新性、高密度、低功耗和高性价比的优点，特别适合应用在各类工业测控系统中。它不但克服了诸如2816、2817、2864等这些常用并

12、行EEPROM器件的价格高、体积大、可靠性低等不足，而且在速度要求不是特别高的情况下，它是人们最理想的选择。通过比较以上三种方案，可以看出方案三有明显的优点，因此本论文选择方案三。第3章 系统总体框图与硬件简介3.1 系统的总体框图与组成本系统硬件设计的任务主要是根据本论文的设计要求，在AT89C51单片机的基础上，以与系统中所需要用到的一些元器件，把它们根据电子琴的原理合理的结合在一起，然后设计出本论文系统的结构图。如以下图3.1所示。本论文要求是设计一个由AT89C51单片机控制的简易电子琴。本文具体用AT89C51单片机，LM386放大器，LCD液晶显示器，44的矩阵键盘，扬声器，来设计

13、一个简易电子琴。单片机需工作在12MHZ的时钟频率。其中44的矩阵键盘是用高、中音各8个音节组成的，用户可以在键盘上弹奏自己喜爱的歌曲，此时它会根据用户的弹奏，通过扬声器把好听的歌曲播放出来。本次论文要XX现的功能是:由用户手动弹奏歌曲和自动播放提前设置好的歌曲。由于单片机自身并没有足够的驱动能力，所以当部定时器的定时时间所产生的音频脉冲，用它来直接驱动扬声器并不能得到本论文所要求的音乐，因此，本论文使用了音频功率放大电路。本论文采用低压音频功率放大器LM386来实现音频功放电路。此放大器是由美国国家半导体公司生产的。图3.1 系统结构图3.2 AT89C51简介AT89C51是一种有着字节为

14、4K的FLASH存储器的低电压和高性能CMOS8位微处理器的单片机3。单片机采用的制造技术为ATMEL高密度非易失存储器制造，并与工业上标准的MCS-51指令集、输出管脚相兼容。该器件的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。此单片机还为很多嵌入式的控制系统提供了一种灵活性高且价格低廉的方案。是由于该器件能够把多功能8位的CPU以与闪速存储器，将他们组合在单个芯片中。 (1)AT89C51的主要特点v 能够与MCS-51 相兼容v 拥有4K字节可编程FLASH存储器v 它的寿命为1000写/擦循环v 其数据保留时间为10年v 其全静态工作为0Hz-24MHzv 有着三级程序的存储器锁定v 有着

15、1288位的部RAMv 有着32可编程的I/O线v 有两个16位的定时器/计数器v 有着5个中断源v 拥有可编程的串行通道v 有片振荡器以与时钟电路 （2）AT89C51的主要管脚说明VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口是一个8位的双向I/O口，也是一个漏级开路的双向I/O口。它的高阻输入状态表现为它的管脚第一次写入1的时候。P0口在被定义为数据/地址的低八位时可以用做外部程序数据存储器。P0口还可以作为原码输入口和输出原码，前者是在FIASH编程时情况下可以用，后者是在FIASH校验的情况下。P1口：是一个8位的双向I/O口，和P0口不同的是，它是一个部提供上拉电阻的双向I/O口。

16、当P1口作为输入时，此时管教写为1且部被上拉为高电平；当P1口作为输入时，此时管教写为1且外部被下拉为低电平。它还可当做低8位地址接收，在FIASH编程和校验的情况下。P2口：和P1口一样，都是一个8位的部提供上拉电阻的双向I/O口。当P1口作为输入时，此时管教写为1且部被上拉为高电平；P2口被外部下拉为低电平时，将输出电流。不同的是当它用于外部和数据程序存储器存取时，此时输出地址的高8位。P2口在地址为1时利用其部的上拉优势，在对地址数据存储器进行读写时，它可输出其特殊功能寄存器的容。P2口还可以接收高八位地址信号和控制信号。前者是在FLASH编程时，后者是在FLASH校验时。P3口：和前三

17、个都不同，它是一个有着8个部上拉电阻的双向I/O口，当P3口作为输入时，此时管教写为1且部被上拉为高电平；当P3口作为输入时，此时管教写为1且外部被下拉为低电平。3.3 LM386LM386是音频功率放大器，主要应用于电压较低的一些消费类产品，此功率放大器是由美国国家半导体公司生产的4。它的静态功耗仅为24mW,使得LM386在电池供电的场合特别适用。为了把它所使用的外围元件降到最少,需要将电压增益修改为20。但是如果在管脚1和管脚8之间加一只外接电阻或者是电容,就可以将电压的增益改成任意值,一直可到200。一般情况下输入端以地作为参考,同时输出端会自动的偏置其电源电压的一半,LM386它还是

18、一种音频集成功放，当它在6V电源电压下时。自身具有很多优点，比如自身功耗低、电压增益可调整、外接元件少等。由P1.0输出的音频脉冲，经LM386音频放大器放大，才能推动喇叭放出声音。喇叭也叫扬声器。LM386有两种封装形式：即塑封8引线的双列直插式和贴片式。如图3.2所示。图3.2LM386的封装形式LM386的特性：v 它的静态功耗很低，大约为4mA，能够用于电池供电。 v 它的工作电压围也宽，约4-12V或5-18V。 v 其外围元件特别少。 v 其电压增益可调为20-。 v 失真度很低。本论文采用低压音频功率放大器LM386来实现音频功放电路。此放大器是由美国国家半导体公司生产的。其电路

19、以与各参数如图5.5所示。3.4 扬声器扬声器又叫做“喇叭”。是一种电声换能器件，其作用是将电信号转换为声音，在发声的电子电气设备中经常能见到它。扬声器的种类非常多，而且价格相差非常大5。种类可由换能原理和频率围两个方面来划分，它也可以分为置和外置扬声器，我们所熟悉的音箱一般指的是外置扬声器，Mp3里面的喇叭就是所说的置扬声器。它的主要性能指标包括灵敏度、频率响应、额定功率、额定阻抗、指向性以与失真度等。第4章 系统软件设计4.1 音乐相关知识音乐由音高、音名等组成，其中音名人们又把它叫做唱名。在播放一首歌曲时，若听起来忽高忽低，这叫做音高。人们通常用C、D、E、F、G、A、B来表示不同音调的

20、乐音，把这7个字母叫做乐音的音名，一般它们被依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，这7个是歌曲播放时乐音所发的音，于是把它们叫唱名。其中音高是发音物体振动频率的高低所决定的，频率高则声音就高，反之频率低则声音就低。一首歌曲的时值，一般我们用拍数表示，而把一首歌曲的音它所持续的时间的长短定义为时值。音乐是由音符在音乐中所对应的不同的频率的组合再加上与拍数相对应的延时两方面构成的。不同的频率的由来：是因为一首歌曲它是由许许多多不同的音符组成的，然而每个音符又对应着不同的频率。音乐中的音级即就是音乐中所使用的每一个固定基本频率，通常用C，D，E，F，G，A，B，c来表示，也就是简谱中对应

21、的1，2，3，4，5，6，7，i，本论文以C调为标准，每个音级的频率可由表查得，如下表4.1所示： 表4.1C调各音级频率 单位：赫兹音级中1DO中2RE 中3MI中4FA中5SO中6LA中7SI频率523578659698784880988音级高1DO高2RE高3MI高4FA高5SO高6LA高7SI频率10461175131813971568176019764.2 如何用AT89C51单片机实现音乐中的节拍在一首音乐中还有一个很关键的组成部分那就是节拍。所以如何实现音乐中的节拍也是非常重要的。在弹奏时发出的声音，以与这个声音它所持续的时间长短，就是本论文所说节拍。在本次论文中采用延时的方法来

22、实现，假设1/4个节拍它所延长的时间是0.4秒，那么1个节拍的延长时间就是1.6秒，于是我们只需要知道1/4个节拍的延长时间，那么其余节拍的延长时间就是1/4个节拍的倍数。本论文所要XX现的功能是：由用户手动弹奏歌曲和自动播放提前设置好的歌曲。对于51单片机自动播放音乐这部分，则在程序的设计中需要考虑到节拍的设置问题，但是对于用户手动弹奏这部分，节拍可不用程序来控制，而是由用户自己来掌握，非常的方便。因此，对于不同的曲调的设置，我们可以采用51单片机的另外一个定时/计数器来进行设置。一般情况下，音乐中的音拍是以一个节拍为单位的（C调），具体如下表4.2所示：表4.2 音乐节拍表曲调值DELAY

23、曲调值DELAY调4/4120ms调4/472ms调3/4178ms调3/496ms调2/4240ms调2/4135ms4.3 如何用AT89C51单片机产生音频脉冲音乐的发声原理，由前面的音乐知识可知，音乐是由音符在音乐中所对应的不同的频率的组合再加上与拍数相对应的延时两方面构成的6。于是就可以根据这些不同的频率之间的组合，来构成本论文所要XX现的音乐了。要想产生不同的频率对AT89C51单片机来讲非常的方便，所以我们可以利用51单片机部的定时/计数器T0来得到本论文所需要的方波频率信号，然后再把它们之间的关系弄正确就可以了（一首歌曲的音阶和它们之间所对应频率）。音频脉冲的产生方法如下，即我

24、们只需要算出其中某一个音频的周期，然后把这个周期除以2，就得到半周期的时间。于是可以利用51单片机部定时器T0算出半周期的时间，在每次计时停止后就立即把P1.0反相，然后重复计时再反相，这样一直循环，就可以在P1.0引脚上得到本论文中所要求的频率的脉冲。本论文使AT89C51单片机的部定时器工作在计数器的模式下，通过改变计数值和的值，以此来产生不同的频率，然后得到不同的频率的脉冲，例如，频率为，其周期，因此只要令计数器计时，每计数956次时将I/O反相，就可得到中音DO（）。计数脉冲的计数值和频率之间的关系式如4.3所示： （4.3）在上式中，是计数值；是机器频率（晶体振荡器为时，其频率为）；

25、是想要产生的频率。其计数初值的算法如4.4所示： （4.4） 例如：设，求低音DO（）、中音DO（）、高音DO（）的计数值。则值的算法如4.5所示： （4.5）低音DO的的算法如4.6所示： （4.6）中音DO的的算法如4.7所示： （4.7）高音DO的的算法如4.8所示： （4.8）下面为这个音符建立一个表格，然后单片机对照下面这个表，通过查表的方式来获得相应的数据。51单片机使用的是晶振，高中低音符与计数T0相关的计数值如表4.9所示。表4.9音符频率与计数值T的对照表音符频率（HZ）计数值（T值）音符频率（HZ）计数值（T值）低1DO25263528#4FA#75064790#1DO#2

26、7563837中5SO79464560低2RE29063735#5SO#82194873#2RE#30163428中6LA87064967低3MI31064221#6LA#93964986低4FA34064183中7SI97865043#4FA#37664165低1DO105765057低SO38364760#1DO#112065090#5SO#41764531高2RE118165122低6LA43064500#2RE#125665137#6LA#45664663高3MI132065187低7SI48964724高4FA138965184中1DO52364530#4FA#147965194#1

27、DO#54464733高5SO156865237中2RE57764833#5SO#168965257#2RE#62064789高6LA177065258中3MI68964654#6LA#187865278中4FA67864789高7SI198965301的值决定了和的值，其关系为：，。4.4 系统程序流程图图4.10为主程序流程图，当系统上电初始化后，即进入按键扫描程序，当有相应的按键按下时，此时将其对应的值赋给定时器T0的寄存器TH0和TL0，同时开启T0中断。每当按键释放时，停止T0工作，反之T0继续工作。图4.11为系统中断子程序流程图。当51单片机部定时器T0发生计数溢出时，说明定时时

28、间已满，于是发出中断请求，CPU响应中断同时申请系统进入中断处理中断子程序。进入T0中断后重赋初值，并将P1.0取反后退出中断。图4.10 主程序流程图图4.11 中断子程序流程图歌曲播放流程图如图4.12所示：图4.12歌曲播放流程图在电子琴开始工作的时候，此时系统是默认电子琴处于弹奏的状态，而歌曲选择功能键目的是把系统提前设置好的歌曲进行选择（如本系统的第一首歌是“遇见”，第二首是“兰花草”），在放歌的时候能且只能通过停止键来完毕放歌，选歌的时候只能在两个歌曲选择功能键之间（即键1和键2）来选择和切换歌曲。4.5 电源电路的工作原理本系统中的电路主要用到了51单片机的复位电路，晶振电路和按

29、键电路，以与集成功放LM386的音频功放电路，正5伏的电源，44按键矩阵电路，LCD电路，C语言程序设计，从而实现了简易电子琴的基本功能（即自动播放和手动弹奏歌曲），同时使每个按键代表一个音符即DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，使得LCD电路，功率放大电路，44按键矩阵电路，扬声器等各功能电路协调工作，最终完成本论文所要求的自动播放和手动弹奏的功能，并播放和弹奏出悦耳动听的琴声。第5章 各功能模块原理图5.1AT89C51电路原理图在本论文中主要采用了三种电路，即复位电路、晶振电路、按键电路构成了单片机主程序模块。如图5.1所示。5.1.1 复位电路在本论文系统中采用简单的按键电平复位

30、电路7。本系统采用22uf的电容即可满足10ms以上的高电平。此复位电路不但可以实现上电复位，而且可以通过按钮复位。其中上电复位是利用电容器C5充电来实现的，而按键复位是通过R6和R16形成的回路，然后使RESET端产生高电平，复位的时间由按键的时间决定。5.1.2 晶振电路本论文系统采用12MHz的晶振8。目的是为了方便定时操作。5.1.3 按键电路本论文中的按键需要加上上拉电阻，在它没按下的情况下可以维持高电平。同时利用单片机的P1口可对按键进行检测，以此来控制不同的输出音调。图5.1AT89C51模块电路原理图5.2 键盘扫描模块电路原理图一般的行列式键盘其实就是本论文所说的矩阵式键盘。

31、把按键设置在I/O口线组成行、列结构的行列的交点上。当按下按键时就有声音发出来，松开后便停止。而每次按下一个键的时候，需要用逐行、逐列扫描的方法来判断是哪个按键按下。在本论文中，采用的是行扫描法，0扫描信号通过p20-p23循环送出，按键上的高低电平信息通过p24-p27输入给51单片机，在程序处理之后，即可判断出是哪个键按下，然后把主程序送到单片机中以实现不同功能。如图5.2所示。图5.2 键盘扫描模块电路原理图5.3 LCD1602电路原理图5.3.1 液晶显示原理液晶显示的原理：从液晶的物理特性出发，用电压控制其显示区域，然后通上电之后就有显示，于是就能够显示出图形了9。LCD液晶显示器

32、目前已经在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域被广泛应用。同时它还具有厚度薄、适用于大规模集成电路只显示全彩色的特点。5.3.2 LCD1602的基本参数与引脚功能LCD1602主要参数：（1）它的显示容量为162个字符；（2）其芯片的工作电压为4.5到5.5V；（3）其工作电流可达到2.0mA(5.0V)；（4）它的模块最正确的工作电压为5.0V；（5）其字符尺寸为2.954.35(WH)mm。LCD1602引脚功能说明：本论文中LCD1602采用的是标准的14脚或16脚的接口，各个引脚的接口说明如下表5.3所示,它的原理图如以下图5.4所示。表5.3 LCD1602各引脚说

33、明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1GND接地9DB2数据32VCC电源10DB3数据43VO液晶显示偏压11DB4数据54RS数据/命令12DB5数据65R/W读/写13DB6数据76E使能端14DB7数据87DB0数据115BG VCC背光源接正极8DB1数据216BG GND背光源接负极图5.4LCD1602原理图5.4 音频放大电路原理图声音的播放与放大模块如以下图5.5所示。把这个模块接到P1.0口上，每当有按键按下的时候，它会通过AT89C51中心控制芯片的识别，然后发出相应的音符。由于51单片机部定时器T0产生的音频脉冲直接驱动扬声器并不能得到本论文所要求的声音，其自身又没有足够

34、的驱动能力，所以，需要经过LM386放大器的放大，然后再通过扬声器播放，这样才能达到本论文的要求，得到我们想要的声音。图5.5音频放大电路原理图第6章 PROTEUS仿真6.1 PROTEUS简介PROTEUS是一款电路分析与实物仿真软件10，它是由英国Labcenter公司开发的。可以对各种的模拟器件和集成电路进行仿真、分析，该软件的特点如下： (1) 它能够结合单片机仿真和SPICE电路仿真。还有像示波器，逻辑分析仪，信号发生器等各种的虚拟仪器。单片机仿真包括模拟电路仿真，数字电路仿真与其外围电路组成的系统的仿真等；SPICE电路仿真包括RS232动态仿真，I2C仿真，SPI仿真和LCD系

35、统仿真等。(2) 除仿真功能外还具有调试功能。系统在硬件仿真时，具有的调试功能有全速、单步、设置断点等，因此能够观察各个变量以与寄存器等的当前状态。(3) 绘制原理图的功能非常强大。总之，此款软件功能非常之强大。6.2 仿真电路基于51单片机的简易电子琴设计的仿真在PROTEUS7.8 SP2运行环境下进行的。本设计用AT89C51单片机控制的模拟系统如图6.1所示。图6.1 仿真电路6.3 仿真测试6.3.1 电子琴弹奏仿真在用户手动弹奏时，LCD显示屏将显示前面所提到的唱名即DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，以与歌曲播放的时间，同时发出相对应的乐声，动听逼真。如图6.2所示。图6.

36、2手动弹奏仿真6.3.2 电子琴自动播放仿真在电子琴自动播放时，只需要点击自动播放按钮，电子琴就进入自动播放状态，开始播放提前准备好的音乐，声音洪亮悦耳。并且LCD显示屏将显示对应的歌名以与歌曲播放的时间。如图6.3和6.4所示，其中按键1播放的歌曲是“遇见”如图6.3所示，按键2播放的歌曲是“兰花草”如图6.4所示。图6.3自动播放“遇见”仿真图图6.4自动播放“兰花草”仿真图6.4 仿真结果由仿真的结果可知，本次毕业设计基于单片机的简易电子琴的任务和要求已经完成，所要实现的两大功能也已经完成，用户可随意弹奏一首喜欢的歌曲，并且时间还能显示在LCD上，也可以通过切换歌曲功能选择键进行自动播放

37、提前设置好的歌曲，总之，基本上达到了预期的效果。从图6.2可以看到，手动弹奏时，LCD对应显示DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，还有弹奏的时间，同样，在图6.3和图6.4中可以看到电子琴分别自动播放“遇见”，“兰花草”两首歌曲，以与歌曲播放的时间，可见此仿真很好的验证了本论文所要实现的功能。6.5 实物图通过前面的设计与制作，得到最后的实物图如以下图6.5和6.6所示，其中图6.5是本论文电子琴的正面图，图6.6是电子琴的背面图。图6.5 电子琴的正面图图6.6 电子琴的背面图第7章 心得体会总体来说，我在此次的毕业设计中收获了很多，即使在写论文的过程中以与做实物的时候遇到了很多很多的

38、困难与难题，但是最终我还是按时、按要求完成了毕业设计任务书上所要求的任务。具体来说可以分为以下几点：首先，我做的不够细心、不够严谨（比如因为粗心而画错电路图以与焊错线）；其次，由于对课本理论掌握得不是很好而导致编程出现错误；再次，在硬件方面，最开始的时候有的程序模块还弄的不是很清楚，还不能达到预期的效果，以致于在制作实物的过程中因此而焊了比较多的线，同时对于整个各元器件的布局刚开始也都做的不是很好。不过在老师的指导下和与同学的探讨后，各方面都有了不同程度上的改善；最后，在做人方面，我意识到不论我们做什么事情，也不论以后遇到多大的困难，只要我们拥有足够的毅力和决心以与足够挑战困难的勇气，我们就可

39、以把每件事做成功并且做得很好。在本次的毕业设计中，我收获的不光是学习知识方面，更多的是生活方面。我意识到，在我们平日的生活中，应该学会分享：分享知识，分享问题，分享我们的想法，这样更有助于我们彼此之间的交流，有利于我们大家共同进步，有利于我们对学习养成良好的习惯。而且，通过本次的毕业设计，使我更深层次的理解并掌握了单片机系统的工作原理，学会了电路的设计以与PROTEUS仿真的方法，与此同时还培养了我一种分析和解决实际问题的能力，学会了应把平日里学到的理论知识多与实际相结合，这样才是真正的学以致用。最后，我要感谢带我毕业设计的老师和给我鼓励和帮助的同学，感谢你们对我的耐心，感谢你们对我的鼓励，让

40、我顺利完成了此次毕业设计。总之，通过本次毕业设计让我认识到自己还有很多的不足之处，因此在以后的工作和生活中我会继续学习，从而让自己充实起来，让自己变得更强。并且在本次毕业设计中我还学到了很多课本上没有的东西，其中有的是我以前没有学过的知识，也有的是我以前没有理解透彻、没有掌握牢固的知识。而且通过这次毕业设计做实物，使我对自己的动手能力也有了一定的信心。致 谢经过了几个月以来辛苦的查资料，整理资料、修改论文和做实物，终于在今天顺利的完成了本次毕业设计，光阴似箭，四年的努力与付出，随着毕业论文的完成，终于让我的大学生涯画下了完美的句点。此次论文之所以这么顺利的完成，是因为有太多人需要感谢，首先，就

41、是要感谢此次毕业设计的指导老师亚东老师，因为整个毕业论文从最开始的开题报告，到初稿，到定稿，再到后面的终稿全都是在老师的悉心指导下完成的。这里面倾注了老师大量的心血，在这期间老师还不时的了解我论文的进展情况，在此，谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！其次，我要感谢帮助过我的其他老师，以与我的同学，因为在写论文的过程中，遇到了很多难题，是在他们的帮助下完成的，在此，我要向你们说声谢谢！最后，我要感谢实验室的老师，在我做实物的时候，是他帮我开门，有的时候不会的也有请教他，所以在这里，我也要向他表达我的感谢！本次论文得以顺利完成，当然也离不开其他的各位老师、同学的关心和帮助，因此，在这我要感谢在大学

42、期间所有传授我知识的老师，是因为有您们的悉心教导才让我有了良好的专业课知识，这也是我论文得以顺利完成的基础。我在完成毕业设计的同时，还把近四年来所学到的专业知识做了一次系统的复习总结，并且对毕业后所从事的工作以与相关的领域有了一定的了解和认识，从中获益匪浅。最后再一次对帮助过我的老师，同学致以我最衷心的感谢，谢谢你们！参考文献1 谢维成，加国单片机原理与应用与C51程序设计M：清华大学出版 社，20062 义和，王敏男，袁彩霞，等例说51单片机(C语言版)M：人民邮电 ，20083 广弟单片机基础M：航空航天大学，20014 楼然苗，光飞51系列单片机设计实例M：航空航天大学出版 社，2004

43、5 潘永河，沙河，向阳，等电子线路CAD实用教程M：电子科技大学，20016 余锡存，曹国华单片机原理与接口技术M：电子科技大学出版 社，20007 毅刚MCS-51单片机应用设计M：工业大学， 20048 光飞单片机课程设计实例指导M：电子科技大学， 20029 淑齐浅析LCD1602的编程技巧J江科技，2009，5（11)：23-2710 汪宁PROTEUS软件的单片机仿真方法J轻工业学院学报，2007， 21（1）：24-2711R.L.Geiger,P.E.Allen,N.R.Strafer.VLSI.DLSI Design Techniques for Analog And Digital CircuitsM.USA:McGrann-Hill Inc,1990.12N.R.Malik.Electronic Circuits Analysis Simulation and DesignM. USA:Prentice Hall,1995.附 录附录一：PROTEUS仿真图附录二：元件清单LCD16021扬声器1单片机（AT89C51）1按钮19电阻4电容4开关1电源（5V）1附录三：主要源程序#include #include #define unit unsigned int #define char